[發明專利]一種基于循環鉆井液的無隔水管快速取心鉆進系統及方法

在審

• 申請號: 201810490709.2
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108547587A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 葉建良;秦緒文;邱海峻;張偉;謝文衛;王偲
• 申請（專利權）人: 廣州海洋地質調查局
• 主分類號: E21B25/00
• 分類號: E21B25/00;E21B4/14
• 代理公司: 廣州君咨知識產權代理有限公司 44437
• 代理人: 江超

本發明涉及一種基于循環鉆井液的無隔水管快速取心鉆進系統及方法，包括泥漿循環系統和取心鉆進系統，所述取心鉆進系統包括鉆桿以及位于鉆桿內部從上至下依次連接的打撈矛頭、驅動裝置、液動潛孔錘、巖心管和鉆頭，所述泥漿循環系統包括重返錐、回收泵、泥漿罐、泥漿泵和輸送管線組，所述輸送管線組包括第一輸送管線、第二輸送管線和第三輸送管線；泥漿罐、泥漿泵、鉆桿、重返錐和輸送管線組之間連通形成泥漿循環通道。本發明不使用隔水管，減少了下管柱時間和加快了緊急解脫速度并且能夠通過重返錐快速回接，節約時間成本，同時降低了井口失穩風險。

技術領域

本發明涉及油氣鉆探技術領域，具體是一種基于循環鉆井液的無隔水管快速取心鉆進系統及方法。

背景技術

油氣勘和大洋科學鉆探探水深是越來越深，深水鉆井、超深水鉆井超過了幾千米，常規的深水鉆井中，通常采用隔水管的方法，采用隔水管方法存在以下不足：1)這種采用隔水管鉆井系統配套復雜、操作復雜，載荷作用在井口軟地層，影響井口穩定性，且常規隔水管內保持泥漿(亦稱鉆井液)閉路循環時，造成了泥漿循環壓降增大，對狹窄空間密度窗口施工造成極大的制約，對閉路鉆井井口密封性要求非常嚴格，并且遇突發情況的緊急解脫程序復雜，風險高；2)使用常規開路正循環回轉，開路鉆井泥漿從船上通過鉆桿流至鉆頭處，通過水眼流出至鉆桿與井壁間的環空，環空無閉循環，泥漿直接從井口排到海水中，不僅泥漿消耗量非常大，泥漿成本高，而且鉆井液直接排海造成污染環境，違反環境法規；3)井壁尤其井口處容易受到泥漿沖擊，穩定性得不到有效保障，并且泥漿流速不足，導致鉆孔中的巖屑攜帶效果差，易造成卡鉆，巖心容易掉塊，巖心樣品的質量難以保證；4)深水正循環回轉鉆進取心作業時，幾千米的剛性鉆桿在海水中回轉受洋流等影響，容易來回擺動，鉆頭鉆進方向影響較大，四處亂竄，降低鉆頭壽命，并且影響巖心采取率；5)即使采用繩索取心，也僅僅加快了取心效率,對于提高鉆進速率無明顯作用，此外，由于鉆頭壽命有限，一個鉆頭有效取心回次較少，花費大量時間起下鉆取心和更換鉆頭，幾百米甚至幾千米鉆桿回轉受到海水的阻力非常大，最終作用到鉆頭回轉的力和扭矩很小，鉆進效率卻依舊很低，時間成本較高。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于循環鉆井液的無隔水管快速取心鉆進系統及方法，其能夠解決鉆井過程中需要操作復雜、遇突發情況緊急解脫程序復雜的問題。

本發明的技術方案為：一種基于循環鉆井液的無隔水管快速取心鉆進系統及方法，其特征在于：包括泥漿循環系統和取心鉆進系統，所述泥漿循環系統包括重返錐、回收泵、泥漿罐、泥漿泵和輸送管線組，所述輸送管線組包括第一輸送管線、第二輸送管線和第三輸送管線；

所述回收泵的輸出端連接第二輸送管線的輸入端，第二輸送管線的輸出端與泥漿罐的輸入端連接，泥漿罐的輸出端與泥漿泵的輸入端連接，泥漿泵的輸出端與設置在頂驅上的側面入口連接，頂驅的下端與鉆桿連接，鉆桿從海面鉆井船向下穿過，在鉆桿的外表面設有重返錐，重返錐與第三輸送管線的輸入端連接，第三輸送管線的輸出端與回收泵的輸入端連接；

泥漿罐、泥漿泵、鉆桿、重返錐和輸送管線組連通形成泥漿循環通道；

所述取心鉆進系統包括鉆桿以及位于鉆桿內部從上至下依次連接的打撈矛頭、驅動裝置、液動潛孔錘、巖心管和鉆頭；向下流動的泥漿對驅動裝置產生動力，使得驅動裝置輸出扭矩和轉速來驅動鉆頭在巖層中鉆進。

進一步地，所述驅動裝置和巖心管之間設有對巖心管內的巖心產生間隔沖擊的液動潛孔錘，用于防止巖心堵塞。

進一步地，所述驅動裝置為中空式螺桿或渦輪馬達。

進一步地，所述側面入口與頂驅的連接處設有防噴接頭，用于防止泥漿噴出。

進一步地，所述第二輸送管線與泥漿罐之間設有用于分離巖屑的固控設備，固控設備的輸入接口與第二輸送管線連接，固控設備的輸出接口與泥漿罐連接。

進一步地，所述海面鉆井船上設置有臍帶纜絞車，臍帶纜絞車通過臍帶纜與所述回收泵連接。